2015-01-30
1776
Окисление марганца в расплаве железа можно представить реакцией
[ Mn ] + (FeO) = (MnO) + [ Fe ]; ∆ H = - 126,8 кДж/моль.
Эта реакция протекает в основном на границе шлак-металл, может протекать внутри металлической ванны. Но с учетом присутствия других элементов, особенно кремния и углерода, в ванне для окисления марганца нет достаточного количества FeO. Так как реакция окисления марганца экзотермическая, то она активно протекает в начальный период плавки, когда температура ванны еще относительно невысокая.
В сталеплавильных процессах в начальный период наблюдается интенсивное окисление марганца и переход его в шлак. Содержание марганца в металле на момент расплавления шихты мало. В дальнейшем по мере разогрева ванны концентрация марганца в металле повышается, происходит обратный переход его из шлака.
Образующийся MnO является основным оксидом с температурой плавления 3058 К. При температурах процесса плавки стали MnO находится в твердом нерастворимом состоянии. Удаление MnO из ванны жидкого железа возможно в результате образования ряда твердых растворов с FeO, температура плавления которых снижается по мере увеличения соотношения MnO / FeO. При определенном содержании FeO частицы твердого раствора плавятся и всплывают в шлак.
|
|
|
Окисление марганца и склонность его к переходу в шлаковую фазу находятся в зависимости от основности шлака.
Для реакции окисления марганца константа равновесия
.
Коэффициент распределения
.
Для оксидов марганца и железа, находящихся в шлаке, за стандартное состояние вещества принято реальное состояние, для раствора выполняется закон Рауля; для марганца (примесь в расплаве железа) в качестве стандартного принято условное состояние вещества, раствор подчиняется закону Генри.
Так как оксиды марганца и железа являются основными оксидами, изменение состава шлака приводит к изменению активности γ(FeO) и γ(MnO) в одном направлении. Следовательно, основность шлака не так резко влияет на величину коэффициента распределения, как в случае кремния.
Практически установлено, что в кислом процессе марганец окисляется полнее, чем в основном. Это объясняется тем, что с ростом концентрации SiO 2 в шлаке увеличивается соотношение γ(FeO) / γ(MnO).
